Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, apresenta-se o estudo de um conversor CC-CC isolado com comutação suave e saída em tensão, destinado a aplicações com ampla faixa de tensão de entrada, com o nome em inglês Hybrid T-type Zero-Voltage-Switching Pulse-Width-Modulated DC-DC converter (HT2-ZVS-PWM). O conversor estudado possui seis interruptores, sendo quatro deles submetidos ao nível máximo da tensão de entrada e os outros dois, que constituem a célula tipo T, submetidos a metade desta tensão. São propostas modulações de três níveis e quatro níveis aplicadas no comando dos interruptores, as quais possibilitam comutação suave do tipo ZVS para os mesmos, no modo de condução contínua. O trabalho é estruturado em análise teórica para os modos de condução contínua e descontínua, análise de esforços nos elementos do conversor, análise da comutação dos interruptores, análise dinâmica, metodologias de projeto e resultados experimentais, em que se analisam resultados para uma tensão mínima e uma tensão máxima de entrada. Utiliza-se 1,2 kW, 240 V – 480 V de entrada, 300 V de saída e frequência de comutação de 50kHz para a comprovação das análises que serão realizadas. Rendimentos são obtidos a partir de ensaios experimentais com o protótipo para operação com ponto fixo e ampla faixa de tensão de entrada. Para ponto fixo o rendimento foi de 97,38% em potência nominal e para ampla faixa foram de 96,35% (240 V) e 95,72% (480 V) em 60% e 70% da potencia nominal, respectivamente. / This work presents the analysis of an isolated DC-DC converter with soft switching and capacitive output filter, for applications with a wide input voltage range, called Hybrid T-type Zero-Voltage-Switching Pulse-Width-Modulated DC-DC converter (HT2-ZVSPWM). The converter studied contains six switches, four of which are submitted to the entire input voltage value and the other two, which constitute the Type T cell, are subjected to half of this voltage. The proposed three-level and four-level modulations are applied to generate the switching signals, which ensures ZVS operation for all converter switches in the continuous conduction mode. The work is structured in theoretical analysis for both continuous and discontinuous conduction modes, stress analysis, dynamic analysis, design methodology and experimental results in which results are analyzed for a minimum voltage and a maximum input voltage. Theoretical analysis, design example and experimental data for 1.2 kW, 240 – 480 Vdc input, 300 Vdc output, and 50 kHz switching frequency laboratory prototype are analyzed. Measured efficiency are obtained from experimental trials with the prototype for fixed point operation and wide input voltage range. For fixed point the efficiency was of 97.38% at full load and for wide range were of 96.35% (240 V) and 95.72% (480 V) in 60% and 70% of the nominal power, respectively.

Os backbones IP utilizam protocolos de roteamento do tipo estado do enlace para definir as rotas corretamente. Em situações de mudança na topologia, como uma falha, esses protocolos necessitam de um tempo para reagir e encontrar novas rotas. Durante esse tempo, as rotas ficam instáveis com alta taxa de pacotes perdidos e queda na confiabilidade do backbone. Esse trabalho propõe uma abordagem pró-ativa denominada Esquema de Caminhos Emergenciais Rápidos para auxiliar o protocolo de roteamento OSPF a reduzir a taxa de pacotes perdidos durante esse período. Essa abordagem realiza cálculos reutilizando a base de informações de roteamento do OSPF para gerar esses caminhos emergenciais, que são representados na tabela de encaminhamento através de marcas. Essas marcas são utilizadas então para guiar corretamente os pacotes no contorno de uma falha. Essa abordagem é avaliada em representações de topologias artificiais e reais, e também em simulação para analisar qual o ganho obtido na redução de pacotes perdidos em relação ao OSPF original. A abordagem desenvolvida demonstra resultados bastante satisfatórios em termos de extensão dos caminhos de recuperação utilizados e quantidade de informações extras adicionadas na tabela de encaminhamento em relação à abordagem concorrente. / IP network backbones use link state routing protocols to find correct routes. In face of a topology change, e.g. a failure, these protocols need some time to react to it in order to find new routes. During this time, the routes become unstable, causing high packet loss rate and depreciation of backbone reliability. This work presents a proactive approach named Fast Emergency Paths Schema to help the OSPF routing protocol during the convergence period in order to reduce packet loss rate. The approach conducts calculations reusing the routing information base of the OSPF in order to generate these emergency paths, which are represented in the forwarding table as marks. These are then used to guide the packets to correctly bypass a failure. The approach is evaluated by using various artificial and real topologies, and a simulation is also implemented in order to analyze the packet loss rate reduction in relation to the original OSPF. The analysis yielded satisfactory results in terms of the extension of the recovery paths used and of the amount of extra information added to the forwarding table in relation to the concurrent approach.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A complete study of a topology resulting from a combination of two Forward structures, attached to the same magnetic core of a transformer and operating as a Full-Bridge converter is presented. In order to reduce the switching losses and the electromagnetic interference, a soft commutation cell that provides ZCS commutation of all the switches is implemented. This converter limits the current on the main switches at the load current because diverts the sinusoidal half cycle to a auxiliary switch. This way, a new Double Forward On-Off ZCS was developed. / Um estudo completo de uma topologia, resultante de uma combinação entre duas estruturas Forward, acopladas ao mesmo núcleo magnético de um transformador, e operando como um conversor Full-Bridge, é apresentado. Com o objetivo de reduzir as perdas por chaveamento e a interferência eletromagnética, uma célula de comutação não dissipativa, que fornece uma comutação ZCS para todas as chaves do conversor é implementada. Este conversor limita a corrente nas chaves principais ao valor da corrente nominal, pois desvia o semiciclo senoidal da corrente ressonante para uma chave auxiliar. Deste modo, um novo conversor Duplo Forward On-Off ZCS é obtido. / Mestre em Ciências

Considere um sistema de comunicação em que um equipamento transmissor envia pacotes de dados, de tamanho fixo e a uma taxa uniforme, a um equipamento receptor. Considere também que esses equipamentos estejam conectados por uma rede de comutação de pacotes, que introduz um atraso aleatório a cada pacote que trafega na rede. Nesta tese, é proposto um modelo de recuperação adaptativa de relógio capaz de sincronizar as frequências e as fases desses dispositivos, dentro de certos limites especificados de precisão. Esse método para atingir sincronização de frequência e de fase é baseado em medições dos tempos de chegada dos pacotes ao receptor, que são usados para controlar a dinâmica de um phase-locked loop (PLL) digital. O desempenho desse modelo é avaliado através de simulações numéricas realizadas considerando valores de parâmetros realistas. Os resultados indicam que esse esquema tem potencial para ser usado em aplicações práticas. / Consider a communication system in which a transmitter equipment sends fixed-size packets of data at a uniform rate to a receiver equipment. Consider also that these equipments are connected by a packet-switched network, which introduces a random delay to each packet. In this thesis, we propose an adaptive clock recovery scheme capable of synchronizing the frequencies and the phases of these devices, within specified limits of precision. This scheme for achieving frequency and phase synchronization is based on measurements of the packet arrival times at the receiver, which are used to control the dynamics of a digital phase-locked loop (PLL). The scheme performance is evaluated via numerical simulations performed by using realistic parameter values. The results suggest that this scheme has potential to be used in practical applications.

Orientadores: Nelson Luis Saldanha da Fonseca, Marcos Rogério Salvador / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:55:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_GustavoBittencourt_D.pdf: 3834927 bytes, checksum: ec5c4028c4e9daddb1935b922f19a729 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A demanda cada vez maior por largura de banda tem levado a implantação de uma Internet de nova geração, com backbones com alta capacidade de transmissão baseados nas tecnologia de multiplexação Wavelength Division Multiplexing (WDM). Para o eficiente transporte do tráfego da Internet, é necessário o uso de um paradigma de transmissão flexível e capaz de se adequar às flutuações do tráfego da rede. Devido a imaturidade da tecnologia de comutação de pacotes ópticos (do inglês Optical Packet Switching - OPS) e das desvantagens da comutação de circuitos ópticos (do inglês Optical Circuit Switching - OCS), a comutação de rajadas ópticas (do inglês Optical Burst Switching - OBS) é uma opção atrativa, dada a sua flexibilidade, maturidade tecnológica e eficiência. Nas redes OBS, os pacotes IP são agrupados em unidades de transmissão maiores, denominadas rajadas, cuja transmissão é precedida por um pacote de controle que sinaliza, entre outras coisas, o momento em que os recursos devem ser reservados. O processo de reserva de recursos é feito em uma via, o que indica que o transmissor não necessita aguardar confirmação por parte do receptor antes de enviar as rajadas. Se não houver recursos disponíveis no momento da transmissão, a rajada é sumariamente descartada. O fato do transmissor não esperar confirmação por parte do receptor para a transmissão das rajadas, implica na necessidade de um dimensionamento adequado da rede, sob pena de alta probabilidade de bloqueio. Nesta tese, são propostos diferentes mecanismos de controle para redes OBS que podem ser usados conjuntamente, a fim de melhorar o desempenho da rede. Esta tese apresenta, inicialmente, um estudo sobre a ocorrência de transformações nas propriedades estatísticas do tráfego submetido à redes OBS, devido ao processo de montagem de rajadas, que ocorre na borda das redes OBS. Verificou-se que a transformação do tráfego está relacionada à escala limitante do tráfego multifractal. Além disso, verificou-se que o tráfego transformado em monofractal demanda menos recursos da rede. Assim, foi proposto um método para identificação automática da escala limitante de fluxos multifractais, além de um conjunto de algoritmos de montagem capazes de induzir as transformações nas propriedades estatísticas do tráfego. Foi proposto, também, na tese, um algoritmo adaptativo para escalonamento de canais em redes OBS que aloca comprimentos de onda com menor chance de reutilização por rajadas futuras. Analisou-se também, nesta tese, o problema de escalonamento em lote de canais em redes OBS. Foram propostos dois algoritmos ótimos: um para o caso quando as requisições que transitam pela rede não possuem diferenciação, e outro para quando a rede exige tratamento diferenciado das requisições. Além disso, foi proposta uma estratégia para a formação dos lotes que pode ser considerada uma extinção do protocolo Just Enough Time - JET. Os mecanismos propostos foram avaliados em comparação com outros existentes na literatura. Os resultados obtidos evidenciam ganhos e a adequabilidade para implementação em redes OBS, a fim de melhorar o desempenho destas redes / Abstract: The growth of the number of Internet users has led to the increase of the bandwidth demand which, consequently, led to the need of adoption of high capacity links in the Internet backbone. Moreover, a flexible switching paradigm is necessary to provide efficient transport of Internet traffic. Due to the limitations of both optical packet switching (OPS) and optical circuit switching (OCS), optical burst switching (OBS) emerged as an attractive switching choice. In OBS networks, IP packets are aggregated into larger transmission units, called bursts. The transmission of a burst follows the transmission of its associated control packet, which carries among other information, the time that bandwidth should be reserved for that burst. In OBS networks, the process of bandwidth reservation is done in one way, which means that the burst is discarded if there is not enough bandwidth for the transmission of the burst at a node when the burst arrives. Therefore, scheduling and burst assembling mechanisms should be conceived to avoid burst loss as well as to support the quality of service of applications running over an OBS network. Initially, a study on traffic transformation at the edge of the network was conducted for the derivation of efficient mechanisms. The study aimed at verifying the changes of traffic descriptors due to the assembly of packets into bursts. It was found that the cutoff time scale of multifractal traffic impacts the traffic transformation. Moreover, it was found that these transformations can lead to smaller bandwidth demands. Based on findings, an automatic method was proposed for the identification of the cutoff time scale of multifractal flows, and a set of burst assembly algorithms for inducing such transformations were introduced. Furthermore, an adaptive algorithm for channel scheduling that allocates wavelengths with small chances of being reused by future requests was proposed. Two optimal algorithms were introduced for the provisioning of differentiated services. In addition, a batch assembly strategy, which can be considered an extension of JET protocol, was created. The proposed mechanisms were evaluated in comparison with other mechanisms in the literature via simulation. Results evince that the mechanisms introduced in this thesis are effective for the improvement of OBS networks performance / Doutorado / Redes de Computadores / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T10:39:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EsteveRothenberg_ChristianRodolfo_D.pdf: 14213626 bytes, checksum: 46a6a812d056a078c8a7fe49c80ce0ff (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta tese introduz um novo conceito para as redes de conteúdo denominado compact forwarding. Este conceito traduz-se na utilização de técnicas probabilísticas no plano de encaminhamento onde o espaço de identificação não é mais relacionado a um host final, mas sim, à identificação de conteúdo(s). A essência do conceito originou-se de uma questão básica, qual seja, onde deve ser colocado o estado associado ao encaminhamento do pacote? Nos elementos de rede ou no cabeçalho do pacote? A tese propõe duas soluções que representam estes extremos, SPSwitch, na qual o estado é colocado nos elementos de rede e, LIPSIN, onde o estado é colocado no cabeçalho do pacote. O denominador comum a essas soluções consiste na utilização de técnicas probabilísticas inspiradas no Bloom filter como elemento base das decisões de encaminhamento. A utilização de estruturas de dados derivadas do Bloom filter traz um custo adicional necessário à minimização dos erros associados à utilização de uma estrutura probabilística. A tese contribui com várias técnicas para redução desses erros incluindo a análise dos custos associados. Cenários de aplicação são apresentados para validação das propostas discutidas no trabalho / Abstract: This thesis introduces the concept of compact forwarding in the field of content-oriented networks. The main idea behind this concept is taking a probabilistic approach to the problem of packet forwarding in networks centered on content identifiers rather than traditional host addresses. The fundamental question explored is where to place the packet forwarding state, in network nodes or in packet headers? Solutions for both extremes are proposed. In the SPSwitch, approximate forwarding state is kept in network nodes. In LIPSIN, the state is carried in the packets themselves. Both approaches are based on probabilistic packet forwarding functions inspired by the Bloom filter data structure. The approximate forwarding state comes at the cost of additional considerations due to the effects of one-sided error-prone data structures. The thesis contributes with a series of techniques to mitigate the false positive errors. The proposed compact forwarding methods are experimentally validated in several practical networking scenarios / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Helio Waldman / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T02:56:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campelo_DivanilsonRodrigodeSousa_D.pdf: 945421 bytes, checksum: 52541c616bcfcfd8ae2d0a50c597fcc3 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Investigamos o problema de estimar valores de probabilidades de bloqueio em redes de caminhos ópticos com topologias lineares. Apresentamos um melhor substituto para a suposição de independência de enlaces em redes de topologia linear: a suposição de independência de objetos. Apresentamos a prova assintótica desta suposição para redes lineares infinitas com um único canal, e mostramos que a expressão assintótica é uma aproximação muito boa para anéis finitos de qualquer tamanho. Para o caso de múltiplos comprimentos de onda, apresentamos novas aproximações de carga reduzida para anéis WDM com restrição de continuidade de comprimento de onda. Para anéis com conversão plena de comprimentos de onda, propomos um método matricial inovador que permite cálculos exatos de probabilidades de bloqueio e taxa de ocupação nestas redes. Um método "escalável" para a obtenção da constante de normalização do modelo clássico de Erlang também é apresentado. Por fim, analisamos o desempenho de meios lineares bloqueantes. Apresentamos expressões exatas para o throughput em meios compartimentalizados e não-compartimentalizados, e quantificamos os ganhos de compartimentalização em meios lineares / Abstract: We address the problem of estimating blocking probabilities in optical path networks with linear topologies. We present a better substitute for the link independence assumption in networks with linear topology: the object independence assumption. We present an asymptotic proof of this assumption for in?nite single-channel networks, and we show that the asymptotic expression is a very good approximation for ?nite rings with any size. In the case of multiple wavelengths, we present new reduced load approximations for WDM rings with wavelength continuity constraint. For rings with full wavelength conversion, we propose an innovative matrix-based method for calculating exact values of blocking probabilities and occupancy rates in such networks. A scalable method for deriving the normalization constant of the Erlang¿s classical model is also presented. Finally, we analyze the performance of linear blocking media. We present exact expressions for the throughput in slotted and unslotted media, and we quantify the slotting gains in linear media / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Edson Moschim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:40:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dante_ReinaldoGolmia_D.pdf: 5560458 bytes, checksum: a0ff22b15404f7232c1e6c38c9668fdc (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho, apresentam-se algumas contribuições para o estudo de redes ópticas inteligentes e transparentes, por exemplo: Redes Ópticas Comutáveis Automaticamente (ASON), no que tange aos protocolos de roteamento e atribuição de comprimentos de onda para o estabelecimento de conexões fim-a-fim em ambientes distribuídos. Os resultados deste trabalho foram obtidos através da simulação dos algoritmos de roteamento e atribuição de comprimentos de onda desenvolvidos em C++. Para que o estudo pudesse ser feito, foram adotadas algumas topologias de rede comerciais e hipotéticas para a comparação de desempenho entre os algoritmos de roteamento e atribuição de comprimentos de onda propostos e os clássicos de modo a identificar as diferenças de comportamento destes algoritmos nas redes ópticas em diversas situações, incluindo as condições de restrição de alcance dos canais ópticos e a continuidade do comprimento de onda no estabelecimento de uma conexão fim-a-fim. Os resultados mostraram que os algoritmos de roteamento e de atribuição de comprimentos de onda propostos são eficientes para o funcionamento destas redes, provendo desempenhos iguais ou superiores em relação aos demais algoritmos de roteamento e atribuição de comprimentos de onda tradicionais medidos em termos da probabilidade de bloqueio dos pedidos de conexão. Como conseqüência, estes algoritmos propostos demonstraram que são capazes de aperfeiçoar o QoS óptico nas redes ópticas inteligentes e transparentes / Abstract: In this work, we present contributions to the routing and wavelength assignment protocols in transparent and intelligent optical networks such as Automatically Switched Optical Networks (ASON) for end-to-end connection establishment on the distributed environments. The results of this work were obtained through simulation of the routing and wavelengh assignment algorithms which were developed in C++. For this study, some commercially and hypothetical network topologies were adopted to compare the performance of the proposed routing and wavelengh assignment algorithms with traditional ones in order to identify the differences of those algorithm performance. Studies were carried out in optical networks under several conditions such as the limit of optical transmission reach and wavelength-continuity constraints for end-to-end connection establishment. The results have shown that the proposed routing and wavelengh assignment algorithms are efficient for use in these networks, providing equal or higher performance than traditional routing and wavelengh assignment algorithms measured in terms of blocking probability of the connection requests. Consequently, the proposed algorithms showed that they are able to improve the optical QoS in transparent and intelligent optical networks / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Helio Waldman / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:43:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pelegrini_JeffersonUmebara_M.pdf: 9774514 bytes, checksum: 601fa158903b12a1dc6e0d70b70ae8d2 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

This work developed a deep investigation about different three level three level modulation patterns that the DAB converter can operate, and the impact of these different patterns over the converter power flow and efficiency. The DAB converter can be controlled by three design variables, here defined as control trio (D1, D2, φ). D1 is the duty cycle applied to the high voltage Full Bridge, D2 is the duty cycle applied to the low voltage Full Bridge and φ is the angle between the voltages. For the selection of the control trio that allow the current flow reduction and the efficiency maximization, two algorithms based on the sweep of these variables have been developed. First, the switching frequency (fs), the transformation ratio (a) and the inductance (LHV) are defined by the weighted average efficiency (standards) which result in an optimum design (maximum efficiency) considering the transformer load curve. On the second algorithm, one figure of merit is used, here called current factor , which finds the control trio to mitigate the power flow for each operation point, specified by input and output voltages and power. As result, this work figures out the best relation of design parameters (fs, a, LHV) and of the control trio (D1, D2, φ) for all the operation range (power and voltages variations in a defined period) that results in a maximum efficiency to the DAB converter, according with the component technologies. An analysis of the conditions to get zero voltage switching on semiconductors is also performed. / Este trabalho realiza uma investigação aprofundada sobre os diferentes padrões de modulação três níveis três níveis que o conversor DAB pode assumir, e o impacto que esses diferentes padrões provocam sobre a energia circulante na estrutura e sobre o rendimento. O conversor DAB pode ser controlado por três variáveis de projeto, aqui definidos como trio de controle (D1, D2, φ). D1 é a razão cíclica aplicada ao Full Bridge do lado de alta tensão, D2 a razão cíclica aplicada ao Full Bridge do lado de baixa tensão e φ o ângulo de defasagem entre as duas tensões. Para a seleção do trio de controle que permita a redução da corrente circulante e a maximização do rendimento, foram desenvolvidos dois algoritmos baseados na varredura destas variáveis. No primeiro, através do rendimento médio ponderado (normatizado), são encontradas a frequência de comutação (fs), a relação de transformação (a) e a indutância (LHV) que resulta em um projeto ótimo (máximo rendimento) considerando a curva de carga do transformador. Já, no segundo algoritmo, é utilizada uma figura de mérito, aqui denominada de fator de corrente que encontra o trio de controle que mitiga a energia circulante para cada ponto de operação especificado pelas tensões de entrada e saída e potência. Como resultado final, este trabalho aponta a melhor combinação de parâmetros de projeto (fs, a, LHV) e do trio de controle (D1, D2, φ) para toda a faixa de operação (variações de tensões e potências no período de tempo) que implica no máximo rendimento do conversor DAB, de acordo com as tecnologias. Também é realizada uma análise das condições a serem satisfeitas para que a comutação das chaves ocorra sob zero de tensão.